DE69922347T2 - Brennstoff-luft mischvorrichtung für radialdom einer gasturbine - Google Patents

Brennstoff-luft mischvorrichtung für radialdom einer gasturbine Download PDF

Info

Publication number
DE69922347T2
DE69922347T2 DE69922347T DE69922347T DE69922347T2 DE 69922347 T2 DE69922347 T2 DE 69922347T2 DE 69922347 T DE69922347 T DE 69922347T DE 69922347 T DE69922347 T DE 69922347T DE 69922347 T2 DE69922347 T2 DE 69922347T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
fuel
mixer
air
openings
heat shield
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE69922347T
Other languages
English (en)
Other versions
DE69922347D1 (de
Inventor
Eskenazi Ely HALILA
Stuart C. Greenfield
Vincent Paul HEBERLING
David John BIBLER
Andrew John KASTL
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
General Electric Co
Original Assignee
General Electric Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by General Electric Co filed Critical General Electric Co
Publication of DE69922347D1 publication Critical patent/DE69922347D1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE69922347T2 publication Critical patent/DE69922347T2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/28—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply
    • F23R3/286—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply having fuel-air premixing devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/28—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply
    • F23R3/34—Feeding into different combustion zones
    • F23R3/343—Pilot flames, i.e. fuel nozzles or injectors using only a very small proportion of the total fuel to insure continuous combustion
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/42—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the arrangement or form of the flame tubes or combustion chambers
    • F23R3/50—Combustion chambers comprising an annular flame tube within an annular casing

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Brenner in Gasturbinentriebwerken und insbesondere einen Brennstoff/Luft-Mischer, der zur Verwendung in einem Dom eines Gasturbinen-Triebwerkbrenners eingerichtet ist, der im wesentlichen senkrecht zu einer Längsachse durch den Brenner orientiert ist.
  • Beispiele derartiger Anordnungen sind in US-A-3 403 511 und US-A-5 816 041 dargestellt.
  • Man wird zugestehen, dass Emissionen von primärer Bedeutung bei dem Betrieb von Gasturbinentriebwerken, insbesondere im Hinblick auf den Einfluss auf die Ozonschicht durch Stickoxide (NOx), Kohlenmonoxid (CO) und Kohlenwasserstoffe sind.
  • Im Falle eines in großen Höhen fliegenden kommerziellen Überschall-Transportflugzeuges ist die derzeitige Unterschall-Flugzeugtechnologie bei den gegebenen schädlichen Auswirkungen auf das Stratosphärenozon nicht anwendbar. Demzufolge wurden und werden weiter neue Einspritz- und Mischtechniken entwickelt, um extrem geringe NOx-Mengen bei allen Triebwerksbetriebsbedingungen zu erzeugen.
  • Als Reaktion auf derartige Emissionsprobleme wurde ein neuer Brenner entwickelt und in einem US-Patent Nr. 6,530,223, welches nach dem Einreichungsdatum der vorliegenden Anmeldung veröffentlicht wurde, mit dem Titel "Multi-Stage Radial Axial Gasturbine Engine Combustor" diskutiert. Eine herausgefundene Schlüsselkomponente zum Erzeugen extrem niedriger NOx-Pegel bei moderaten bis hohen Leistungsbedingungen für ein derartiges Flugzeugtriebwerk war die Verwendung einer Reihe einfacher Mischrohre als Haupteinspritzquelle. Es wurde jedoch herausgefunden, dass Flammenstabilität und Emissionseigenschaften eines nur derartige Mischrohre enthaltenden Brenners bei niedriger Leistung weniger geeignet waren. Somit wurde festgestellt, dass ein unabhängiges Brennstoff-Vorinjektionssystem für einen derartiger Brenner nützlich wäre, um die Flammenstabilität bei geringer Leistung zu verbessern und die Lande/Start-(LTO)- und Leerlaufzyklus-Emissionsanforderungen zu erfüllen.
  • Die Nutzung einer Verbrennungsauftrennung ist auf dem Gebiet der Gasturbinentriebwerke bereits für viele Jahre Praxis, um den Betriebsbereich von Brennersystemen zu erweitern, sowie einen breiten Bereich einer Gasturbinenleistungsabgabe und Einsetzbarkeit zu schaffen. Dieses wurde typischerweise erreicht, indem die Brennstoffzufuhr in eine Vielzahl von Brennstoff/Luft-Mischvorrichtungen aufgetrennt, oder die Mischvorrichtung unabhängig moduliert wurden. Zusätzliche wurde eine Luftauftrennung durchgeführt, indem man getrennte und/oder isolierte Ring- oder Kanalbrennzonen hatte, die unabhängig gesteuert werden können, um niedrige Emissionen und einen breiten Betriebsbereich zu erzeugen. Zur Zeit findet jedoch eine derartige Auftrennung in Vor- und Hauptverbrennungszonen im wesentlichen in derselben Ringebene statt.
  • Im Lichte des Vorstehenden wäre es erwünscht, dass ein Brennstoff/Luft-Mischer entwickelt wird, welcher für die Verwendung in einem Dom aufgebaut ist, welcher im wesentlichen senkrecht zu einer Längsachse durch den Brenner orientiert ist. Es wäre auch für einen derartigen Brennstoff/Luft-Mischer erwünscht, dass er so aufgebaut ist, dass er ein Kühlverfahren verwendet, welches die Brennstoff/Luft-Mischung verbessert und zu der Absenkung der Brennstoff/Luft-Verhältnisses des Vorgemisches beiträgt, das an den Brennbereich eines derartigen Dom geliefert wird.
  • KURZZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • In einer exemplarischen Ausführungsform der Erfindung wird ein Brennstoff/Luft-Mischer für einen Brenner eines Gasturbinentriebwerkes mit einer Längsachse beschrieben, wobei der Brennstoff/Luft-Mischer zur Verwendung in einem Dom aufgebaut ist, der im wesentlichen radial zu der Längsachse orientiert ist. Der Brennstoff/Luft-Mischer enthält eine Brennstoff-Injektionseinrichtung mit einem ersten Ende, einem zweiten Ende und einem sich dazwischen erstreckenden Brennstoffkanal und einem Flanschabschnitt mit mehreren im Abstand angeordneten darin ausgebildeten Öffnungen, der sich von dem ersten Ende weg erstreckt.
  • Der Brennstoff/Luft-Mischer enthält auch ein erstes Ende und ein zweites Ende, eine in einem mittigen Abschnitt davon ausgebildete Kammer und einen Flanschabschnitt mit mehreren darin ausgebildeten beabstandeten Öffnungen, der sich von dem ersten Ende ausgehend erstreckt. Die Mischeinrichtung ist so aufgebaut, dass sie die Brennstoff-Injektionseinrichtung in der Kammer so aufnimmt, dass die Brennstoff-Injektionseinrichtung und die Mischeinrichtung mit einem Außengehäuse des Brenners mittels der entsprechenden Flanschabschnitte verbunden werden können.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine schematische Längsquerschnittsansicht eines Gasturbinen-Triebwerkbrenners mit einem Brennstoff/Luft-Mischer gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 2 ist eine detaillierte Längsschnittansicht des in 1 dargestellten mehrstufigen radialaxialen Brenners, der einen in dem radialen Dom gemäß der vorliegenden Erfindung angeordneten Brennstoff/Luft-Mischer enthält;
  • 3 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht des Radialdoms und des in den 1 und 2 dargestellten Brennstoff/Luft-Mischers;
  • 4 ist eine Explosionsansicht des in den 2 und 3 dargestellten Brennstoff/Luft-Mischers; und
  • 5 ist eine Draufsicht auf den in 4 dargestellten Brennstoff/Luft-Mischer.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Bezugnehmend auf die Zeichnungen im Detail, in welchen identische Bezugszeichen dieselben Elemente durchgängig durch die Figuren bezeichnen, stellen 1 und 2 einen Gasturbinentriebwerksbrenner dar, der insgesamt mit den Bezugszeichen 10 bezeichnet ist. Wie es darin zu sehen ist, weist der Brenner 10 eine sich durch ihn erstreckende Längsachse 12 auf und enthält eine äußere Auskleidung 14 sowie eine innere Auskleidung 16, einen ersten oder Vordom 18, welcher unmittelbar anstromseitig von der äußeren Auskleidung 14 angeordnet ist, um eine erste Verbrennungszone 20 auszubilden, die radial zur Längsachse 12 orientiert ist, und eine Domplatte 22, die mit dem ersten Dom 18 an einem äußeren Abschnitt und an der Innenauskleidung 16 an einem inneren Abschnitt verbunden ist. Auf diese Weise wird eine zweite oder Hauptverbrennungszone 24 durch die Domplatte 22, die äußere Auskleidung 14 und innere Auskleidung 16 definiert, die im wesentlichen senkrecht zur ersten Brennzone 20 angeordnet ist. Diese Brennerkonstruktion ist als eine mehrstufige radialaxiale Konstruktion (MRA – Multistage Radial Axial) bekannt, und ist detaillierter in dem Patent Nr. 6,530,223 mit dem Titel "Multi-Stage Radial Axial Gas Turbine Engine Combustor" diskutiert.
  • Wie es in diesem Patent dargestellt ist, sind Brennstoff/Luft-Mischer 46 innerhalb jeder Aufprall-Leiteinrichtungsöffnung 28 so vorgesehen, dass sie entlang einer Achse 25 jedes Segmentes 19 für den ersten Dom 18 ausgerichtet sind. Obwohl andere Aufbauten von Brennstoff/Luft-Mischern verwendet werden können, wird es bevorzugt, dass die Brennstoff/Luft-Mischer 46 einen Aufbau ähnlich dem eines in dem U.S. Patenten 5.540.056 und 5.4-34,982, welche hiermit durch die Bezugnahme beinhaltet sind, offenbarten Zyklonmischers aufweisen. Es dürfte sich jedoch verstehen, dass bestimmte Verbesserungen an der Zyklonkonstruktion hierin, insbesondere im Hinblick auf ihre Anwendung in einer Radialdomkonfiguration diskutiert werden.
  • Aus den 3 und 4 ist zu ersehen, dass der Brennstoff/Luft-Mischer 46 bevorzugt eine Brennstoff-Injektionseinrichtung 92, eine Mischereinrichtung 94 und eine Wärmeabschirmung 96 enthält, die zusammenwirken, um ein Brennstoff/Luft-Gemisch 98 an den ersten Dom 18 zu liefern, während gleichzeitig ein gewünschter Luftstrom darauf aufrecht erhalten wird, um bei der Kühlung zu unterstützen, und die Ausbildung von Grenzbedingungen zu verhindern. Insbesondere enthält die Brennstoff-Injektionseinrichtung 92 einen länglichen Brennstoffstiel bzw. Brennstoffsteg 100, welcher sich entlang der Achse 25 aus einem ersten Ende 102 zu einem zweiten Ende 104 erstreckt und einen Kanal 106 darin aufweist. Man wird erkennen, dass der Durchmesser des Brennstoffstegs 100 etwa um dessen Mitte herum zu dem zweiten Ende 104 hin verringert ist, an dem eine Endwand 108 benachbart zu dem zweiten Ende 104 so vorgesehen ist, dass sie den Kanal 106 abschließt. Ferner erstreckt sich ein Flanschabschnitt 110 radial aus der Achse 25 angrenzend an sein erstes Ende 125 nach außen und enthält mehrere Öffnungen 112 darin. Ein Brennstoffeinlass 114 ist angrenzend an das erste Ende 102 des Brennstoffstegs vorgesehen, welcher in einer Strömungsverbindung mit dem Gaskanal 106 steht. Aus 1 erkennt man, dass der Brennstoffeinlass 114 mit einer Brennstoffversorgung 116 verbunden ist. Mehrere Brennstoffinjektoren 118 sind innerhalb entsprechender radialer Öffnungen 119 positioniert, die angrenzend an das zweite Ende 104 des Brennstoffsteges 100 angeordnet sind, wobei die Brennstoffinjektoren 118 mit dem Kanal 106 in einer Strömungsverbindung stehen. Demzufolge tritt Brennstoff in den Brennstoff/Luft-Mischer 46 an dem Brennstoffeinlass 114 ein, strömt durch den Kanal 106, bis er radial durch die Brennstoffinjektoren 118 injiziert wird, mit einer durch Verwirbler 42 strömendem Luft gemischt und an den ersten Dom 18 als ein Vorgemisch 98 geliefert wird.
  • Die Mischeinrichtung 94 enthält ein langgestrecktes Mischerrohr 120, das sich von einem ersten Ende 122 zu einem zweiten Ende 124 erstreckt und in Verbindung mit einer Endwand 128 eine Kammer 126 bildet. Man wird erkennen, dass das Mischerrohr 120 bevorzugt so aufgebaut ist, dass die Kammer 126 einen Großteil des Brennstoffsteges 100 in sich aufnehmen kann. Ferner sind in dem Mischerrohr 120 etwa in der Mitte von dessen Länge für die Aufnahme eines einem äußeren Ringkanal 68 zugeführten Luftstroms mehrere erste Öffnungen 130 ausgebildet. Die Öffnungen 130 stehen in einer Strömungsverbindung mit einem Ringkanal 132, der durch den Brennstoffsteg 100 und das Mischerrohr 120 gebildet wird, der dem durch die Brennstoffinjektoren 118 injizierten Brennstoff Luft zuführt. Natürlich sindin dem Mischerrohr 120 angrenzend an dessen zweites Ende 124 mehrere zweite Öffnungen 134 vorgesehen, wo derartige Öffnungen 134 zu den Brennstoffinjektoren 118 ausgerichtet sind, wenn der Brennstoffsteg 100 in dem Mischerrohr 120 positioniert ist. Man wird ferner sehen, dass sich angrenzend an das erste Ende 122 ein Flanschabschnitt 136 radial aus dem Mischerrohr 120 erstreckt und so aufgebaut ist, dass der Brennstoffsteg-Flanschabschnitt 100 im wesentlichen in anliegender Beziehung dazu liegt. In dem Flanschabschnitt 136 sind mehrere Öffnungen 137 vorgesehen, die zu Öffnungen 112 in dem Brennstoffsteg-Flanschabschnitt 110 fluchtend ausgerichtet sein können.
  • Eine Wärmeabschirmung 96 bevorzugt an einem unteren Abschnitt des Mischerrohres 120 befestigt und umfasst eine im wesentlichen ringförmige Wand 138 mit einer Endwand 140, die um einen Boden der Ringwand 138 herum so angeordnet ist, dass eine Kammer 142 darin ausgebildet wird. In den 3 und 4 sieht man, dass mehrere Öffnungen 144 darin in einer Position so ausgebildet sind, dass sie zu den zweiten Öffnungen 134 des Mischerrohres 120 ausgerichtet sind. Die Wärmeabschirmung 96 und das Mischerrohr 120 sind dann bevorzugt mittels mehreren durch die Öffnungen 134 und 144 eingeführte Rohre 146 verbunden. Die Rohre 146 werden dann mit den Wärmeabschirmungsöffnungen 144 hart verlötet, aber so belassen, dass sie eine Gleitverbindung mit den Mischerrohröffnungen 134 bilden, um eine Bewegung des Mischerrohres 120 zu ermöglichen. Man wird erkennen, dass die Rohre 146 so positioniert sind, dass sie zu den Brennstoffinjektoren 118 ausgerichtet sind, und dass, obwohl es nicht dargestellt ist, Brennstoffinjektoren 118 innerhalb der Rohre 146 positioniert sein können. Durch die Öffnungen 130 eintretende und dann durch den Ringkanal 132 wandernde Luft tritt dann durch die Rohre 146 aus und mischt sich mit dem von den Injektoren 118 gelieferten Brennstoff.
  • Durch die Ringwand 138 der Wärmeabschirmung 96 und einen Abschnitt des Mischerrohrs 120 wird ein Strömungskanal 148 dort gebildet, wo der Strömungskanal 148 in mit dem Luftstrom Strömungsverbindung steht, der dem äußeren Ringkanal 68 zugeführt wird, um so Luft in die Kammer 142 zu liefern. Eine Aufprall-Leiteinrichtung 150 ist bevorzugt innerhalb der Kammer 142 vorgesehen, um so den Luftstrom zu der Endwand 140 zu dosieren. Auf diese Weise ist der Luftstrom in die Kammer 142 in der Lage, bei der Kühlung der Wärmeabschirmungsendwand 140 zu unterstützen, obwohl die Endwand 140 bevorzugt eine Wärmebarrierenbeschichtung enthält, die darauf wie durch das Bezugszeichen 152 dargestellt aufgebracht ist. Man wird auch sehen, dass mehrere Öffnungen 154 in der Endwand 140 ausgebildet sind, um verbrauchte Kühlluft aus einer Kammer 143 in einer Strömungsverbindung mit der Kammer 142 freizugeben. Die verbrauchte Kühlluft wird in die erste Brennzone 20 injiziert, wo sie das Mischen verbessert, dazu beiträgt einen Rückschlag in den Verengungsbereich 60 zu verhindern und das Brennstoff/Luft-Verhältnis des in die erste Brennzone 20 eintretenden Vorgemisches 98 weiter senkt. Zusätzliche Öffnungen 159 können in einem Abschnitt der Ringwand 138 (bevorzugt unterhalb der Aufprall-Leiteinrichtung 150) so vorgesehen sein, dass sie die Brennstoff/Luft-Vermischung durch den Verengungsbereich 60 hindurch verbessern.
  • Damit die Brennstoff/Luft-Mischer 46 korrekt zu jeder Öffnung 28 der Aufprall-Leiteinrichtung ausgerichtet sind, werden sie bevorzugt mit dem Außengehäuse 70 mittels einer mechanischen Verbindung mit Flanschabschnitten 110 und 136 des Brennstoffstegs 100, bzw. Mischerrohres 120 verbunden. Dieses wird mittels Schrauben 158 oder ähnlicher Vorrichtung erreicht, welche in den vorstehend erwähnten mehreren Öffnungen 112 und 137 vorgesehen sind, die in dem Flanschabschnitt 110 und 136 ausgebildet sind. Auf diese Weise können die Brennstoff/Luft-Mischer 46 für Wartungszwecke ohne Abbau des Brenners 10 entfernt werden. Da die Öffnungen 112 und 137 typischerweise in einer symmetrischen Beziehung über ihrem entsprechenden Flanschabschnitten angeordnet sind, ist eine zusätzliche Öffnung 160 und 162 in dem Flanschabschnitten 110 und 136 vorgesehen, um so die korrekte Ausrichtung und Orientierung der Öffnungen 134 und Brennstoffinjektoren 118 (siehe 4) sicherzustellen. Alternativ können der Brennstoffsteg 100 und das Mischerrohr 120 mit derselben Anzahl von Schraubenöffnungen wie Öffnungen 134 und Brennstoffinjektoren 118 hergestellt werden, um in denselben entsprechenden Umfangsstellen positioniert werden. Auf jeden Falle ermöglicht die Verbindung von Flanschen 110 und 136 (im Abstand von dem Brennergehäuse 70) mittels einer mechanischen Verbindung über zusätzliche Öffnungen 160 und 162 die Entnahme der Brennstoff/Luft-Mischer 46 als Ganzes (im Gegensatz zu der Brennstoffeinspritzeinrichtung 92 und Mischanordnung 94 in getrennter Form) aus dem Brenner 10, nach dem die Schrauben 158 entfernt worden sind.
  • Man wird auch erkennen, dass die Brennstoff/Luft-Mischer 46 bezüglich einer Verwirbelungsanordnung 36 die in jeder Öffnung 28 der Leiteinrichtung positioniert ist, so bemessen sind, dass sie einen minimalen Spalt 50 (siehe 3) zwischen den Brennstoff/Luft-Mischern 46 und deren äußeren Ringabschnitt 38 ermöglichen. Der Spalt 50 berücksichtigt nicht nur für die Wärmeausdehnung des äußeren Ringabschnittes 38 und des Brennstoff/Luft-Mischers 46, sondern auch die Bewegung des ersten Doms 18 bezüglich des Außengehäuses 70. Der Spalt 50 ermöglicht auch das Injizieren von Luft, was bei dem Ausblasen einer Rezirkulationszone unterstützt, welche durch die Verwirbelungsanordnung 36 und den Brennstoff/Luft-Mischer 46 begrenzt ist.
  • Im Betrieb nimmt der Brennstoff/Luft-Mischer 46 Brennstoff durch den Brennstoffeinlass 114 aus einem Vorversorgungsrohr 254 in Strömungsverbindung mit der Brennstoffversorgung 116 (dargestellt in 1) auf, der in den Kanal 106 in dem Brennstoffsteg 100 eintritt und den Kanal 106 durch Injektion durch die Brennstoffinjektoren 118 verlässt. Der Brennstoff wird mit von einem äußeren Ringkanal 68 zugeführter Luft gemischt, welche in den Ringkanal 132 über die ersten Mischerrohröffnungen 130 eintritt. Ein Brennstoff/Luft-Gemisch 98 wird dann durch die Rohre 146, welche die Öffnungen 134 und 144 in dem Mischerrohr 120, bzw. der Wärmeabschirmung 196 verbinden, injiziert. Das Brennstoff/Luft-Gemisch 98 wird durch Verwirbler 42 strömende Luft verwirbelt und strömt sich drehend durch einen Verengungsbereich 60 in den ersten Brennbereich 20. Natürlich wird das Brennstoff/Luft-Gemisch 98 auch von Luft beeinflusst, die durch Öffnungen 154 und 156 in der Wärmeabschirmungsendwand 140 und Wärmeabschirmungsringwand 138 sowie durch Auskleidungssegmentöffnungen 74 strömt. Bezüglich der ersteren kann man sehen, dass Luft mittels eines Strömungskanals 148 bereitgestellt wird, der in einer Strömungsverbindung mit einem Luftstrom in den äußeren Ringkanal 68 und den Wärmeabschirmungskammern 142 und 143 steht. Somit wird man erkennen, dass der Brennstoff/Luft-Mischer 46 einen doppelten Luftströmungskreis dadurch aufweist.
  • Nachdem die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt und beschrieben wurde, können weitere Anpassungen des Brennstoff/Luft-Mischers für einen radialen Brennerdom durch geeignete Modifikationen ohne Abweichung von den beigefügten Ansprüchen erzielt werden.

Claims (13)

  1. Brennstoff/Luft-Mischer (46) für einen Gasturbinen-Triebwerksbrenner (10) mit einer hindurchführenden Längsachse (12), wobei der Brennstoff/Luft-Mischer (46) zur Verwendung in einem Dom (18) aufgebaut ist, der im wesentlichen radial zur Längsachse (12) orientiert ist, enthaltend: (a) eine Brennstoff-Injektionseinrichtung (92) mit einem ersten Ende (102), einem zweiten Ende (104), einem hindurchführenden Brennstoffkanal (106) und einem Flanschabschnitt (110), der mehrere darin im Abstand angeordnete Öffnungen (112) aufweist und von dem ersten Ende (102) ausgeht, und (b) eine Mischereinrichtung (94) mit einem ersten Ende (122), einem zweiten Ende (124), einer Kammer (126), die in einem Mittelabschnitt davon angeordnet ist, und einem Flanschabschnitt (136), der mehrere darin ausgebildete und im Abstand angeordnete Öffnungen (137) aufweist und der von dem ersten Ende (122) ausgeht, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischereinrichtung (94) zur Aufnahme der Brennstoff-Injektionseinrichtung (92) in der Kammer (126) derart aufgebaut ist, dass die Brennstoff-Injektionseinrichtung (92) und die Mischereinrichtung (94) durch die Flanschabschnitte (110,136) mit einem äusseren Gehäuse (70) des Brenners verbindbar sind.
  2. Brennstoff/Luft-Mischer (46) nach Anspruch 1, wobei die Brennstoff-Injektionseinrichtung (92) ferner enthält: (a) einen langgestreckten Brennstoffsteg (100), der sich von dem ersten Ende (102) zum zweiten Ende (104) erstreckt, wobei der Brennstoffsteg (100) den Brennstoffkanal (106) von dem ersten Ende (102) zum zweiten Ende (104) enthält, (b) einen Brennstoffeinlass (114) in Strömungsverbindung mit dem Kanal (106) in dem Brenstoffsteg (100) neben dem ersten Ende (102) davon und (c) mehrere Brennstoff-Injektoren (118) in Strörungsverbindung mit dem Kanal (106) in dem Brennstoffsteg (100) neben seinem zweiten Ende (104), wobei Brennstoff, der an dem Brennstoffeinlass (114) in den Brennstoff/Luft-Mischer (46) eintritt, durch den Brennstoffstegkanal (106) geleitet und durch die Brennstoff-Injektoren (118) hindurch in eine durch den radialen Dom (18) gebildete Verbrennungszone (22) injiziert wird.
  3. Brennstoff/Luft-Mischer (46) nach Anspruch 2, wobei die Mischereinrichtung (94) ferner enthält: (a) ein langgestrecktes Mischerrohr (120) mit einer Kammer (126), das sich von dem ersten Ende (122) zum zweiten Ende (124) erstreckt, wobei das Mischerrohr (120) mehrere erste Öffnungen (130), die darin in Strömungsverbindung mit einer Luftversorgung zu einem äusseren Ringabschnitt (68) des Brenners (10) ausgebildet sind, und mehrere zweite Öffnungen (134) aufweist, die darin neben seinem zweiten Ende (124) ausgebildet sind, um so mit den Brennstoff-Injektoren (118) ausrichtbar zu sein, und (b) eine Endwand (128), die sich über einen unteren Abschnitt von der Kammer (126) neben dem zweiten Ende (124) erstreckt.
  4. Brennstoff/Luft-Mischer (46) nach Anspruch 3, wobei der Brennstoffsteg (100) einen unteren Abschnitt mit einem verminderten Durchmesser aufweist, um so einen Kanal (132) mit dem Mischerrohr (106) zu bilden, der mit den ersten Öffnungen (130) des Mischerrohres in Strömungsverbindung ist und ermöglicht, dass Luft mit Brennstoff gemischt werden kann, wenn er durch die zweiten Öffnungen (134) des Mischerrohre injiziert wird.
  5. Brennstoff/Luft-Mischer (46) nach Anspruch 3, wobei die Flanschabschnitte (110, 136) der Brennstoff-Injektionseinrichtung (92) und der Mischereinrichtung (94) jeweils eine zusätzliche darin ausgebildete Öffnung (160, 162) aufweisen, um eine richtige Ausrichtung und Orientierung der Brennstoff-Injektoren (118) und der zweiten Öffnungen (134) der Mischereinrichtung sicherzustellen, wenn sie ausgerichtet und verbunden sind.
  6. Brennstoff/Luft-Mischer (46) nach Anspruch 3, wobei ferner eine Wärmeabschirmung (96) vorgesehen ist, die an dem unteren Abschnitt von der Mischereinrichtung (94) befestigt ist.
  7. Brennstoff/Luft-Mischer (46) nach Anspruch 6, wobei die Wärmeabschirmung (96) ferner enthält: (a) einen im wesentlichen ringförmigen Wandabschnitt (138), der zur Aufnahme eines unteren Abschnittes des Mischerrohres (120) konfiguriert ist, wobei der ringförmige Wandabschnitt (138) der Wärmeabschirmung (96) mehrere Öffnungen (144) aufweist, die darin ausgebildet und konfiguriert sind, um mit den zweiten Öffnungen (134) des Mischerrohres (120) ausgerichtet zu werden, und (b) eine Endwand (140) über dem unteren Ende von dem ringförmigen Wandabschnitt (138), wobei die Wärmeabschirmung (96) und die Mischereinrichtung (94) durch ein Rohr (146) verbunden sind, das durch jede zweite Öffnung (134) der Mischereinrichtung und die Öffnung (144) der Wärmeabschirmung eingesetzt ist, um so eine Kammer (142, 143) zwischen der Mischerendwand (128) und der Endwand (140) der Wärmeabschirmung zu bilden.
  8. Brennstoff/Luft-Mischer (46) nach Anspruch 7, wobei die Rohre (146) nur mit den Öffnungen (144) der Wärmeabschirmung verbunden sind, so dass durch die Rohre (146) und die zweiten Öffnungen (134) des Mischerrohre eine Gleitverbindung gebildet ist, um eine Querbewegung des Mischerrohres (120) aufzunehmen.
  9. Brennstoff/Luft-Mischer (46) nach Anspruch 7, wobei die Wärmeabschirmung (96) und das Mischerrohr (120) konfiguriert sind, um so dazwischen einen Luftströmungskanal (148) zu bilden, der mit der Kammer (142, 143) in Strömungsverbindung ist.
  10. Brennstoff/Luft-Mischer (46) nach Anspruch 7, wobei die Endwand (140) der Wärmeabschirmung mit einem thermischen Trennüberzug versehen ist.
  11. Brennstoff/Luft-Mischer (46) nach Anspruch 7, wobei die Endwand (140) der Wärmeabschirmung mehrere darin ausgebildete Öffnungen (154) aufweist, so dass in die Kammer (142, 143) strömende Luft in die Verbrennungszone (22) gerichtet wird.
  12. Brennstoff/Luft-Mischer (46) nach Anspruch 7, wobei die Wärmeabschirmung (96) und der radiale Dom (18) dazwischen einen Engstellenbereich (60) in Strömungsverbindung mit einem Brennstoff/Luft-Gemisch (98) bilden, das durch die Rohre (146) geliefert wird, die das Mischerrohr (120) und die Wärmeabschirmung (96) verbinden.
  13. Brennstoff/Luft-Mischer (46) nach Anspruch 12, wobei der ringförmige Wandabschnitt (138) der Wärmeabschirmung (96) mehrere darin ausgebildete Öffnungen (156) neben der Endwand (140) aufweist, so dass in die Kammer (142, 143) eintretende Luft in den Engstellenbereich (60) geliefert wird.
DE69922347T 1998-10-09 1999-09-29 Brennstoff-luft mischvorrichtung für radialdom einer gasturbine Expired - Fee Related DE69922347T2 (de)

Applications Claiming Priority (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US10364998P 1998-10-09 1998-10-09
US10365298P 1998-10-09 1998-10-09
US103652P 1998-10-09
US103649P 1998-10-09
US398559 1999-09-17
US09/398,559 US6339923B1 (en) 1998-10-09 1999-09-17 Fuel air mixer for a radial dome in a gas turbine engine combustor
PCT/US1999/022662 WO2000025067A2 (en) 1998-10-09 1999-09-29 Fuel air mixer for a radial dome in a gas turbine engine combustor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE69922347D1 DE69922347D1 (de) 2005-01-05
DE69922347T2 true DE69922347T2 (de) 2005-09-29

Family

ID=27379580

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE69922347T Expired - Fee Related DE69922347T2 (de) 1998-10-09 1999-09-29 Brennstoff-luft mischvorrichtung für radialdom einer gasturbine

Country Status (5)

Country Link
US (1) US6339923B1 (de)
EP (1) EP1053434B1 (de)
JP (1) JP2002528694A (de)
DE (1) DE69922347T2 (de)
WO (1) WO2000025067A2 (de)

Families Citing this family (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6334298B1 (en) * 2000-07-14 2002-01-01 General Electric Company Gas turbine combustor having dome-to-liner joint
US6536216B2 (en) * 2000-12-08 2003-03-25 General Electric Company Apparatus for injecting fuel into gas turbine engines
JP4683787B2 (ja) * 2001-03-09 2011-05-18 大阪瓦斯株式会社 バーナ装置及びガスタービンエンジン
US7093445B2 (en) 2002-05-31 2006-08-22 Catalytica Energy Systems, Inc. Fuel-air premixing system for a catalytic combustor
JP4670035B2 (ja) * 2004-06-25 2011-04-13 独立行政法人 宇宙航空研究開発機構 ガスタービン燃焼器
US7451602B2 (en) * 2005-11-07 2008-11-18 General Electric Company Methods and apparatus for injecting fluids into turbine engines
ES2476916T3 (es) * 2006-03-31 2014-07-15 Alstom Technology Ltd Dispositivo para la fijación de un quemador accionado secuencialmente en una disposición de turbinas de gas
US7950233B2 (en) * 2006-03-31 2011-05-31 Pratt & Whitney Canada Corp. Combustor
US8220271B2 (en) * 2008-09-30 2012-07-17 Alstom Technology Ltd. Fuel lance for a gas turbine engine including outer helical grooves
US8220269B2 (en) * 2008-09-30 2012-07-17 Alstom Technology Ltd. Combustor for a gas turbine engine with effusion cooled baffle
US8511059B2 (en) * 2008-09-30 2013-08-20 Alstom Technology Ltd. Methods of reducing emissions for a sequential combustion gas turbine and combustor for a gas turbine
JP4797079B2 (ja) * 2009-03-13 2011-10-19 川崎重工業株式会社 ガスタービン燃焼器
US9151500B2 (en) * 2012-03-15 2015-10-06 General Electric Company System for supplying a fuel and a working fluid through a liner to a combustion chamber
US9222673B2 (en) * 2012-10-09 2015-12-29 General Electric Company Fuel nozzle and method of assembling the same
US9175855B2 (en) * 2012-10-29 2015-11-03 General Electric Company Combustion nozzle with floating aft plate
US9677766B2 (en) * 2012-11-28 2017-06-13 General Electric Company Fuel nozzle for use in a turbine engine and method of assembly
US9534790B2 (en) * 2013-01-07 2017-01-03 General Electric Company Fuel injector for supplying fuel to a combustor
US9328663B2 (en) * 2013-05-30 2016-05-03 General Electric Company Gas turbine engine and method of operating thereof
EP3183448B1 (de) 2014-08-18 2021-01-13 Woodward, Inc. Funkenzünder
JP6621658B2 (ja) 2015-12-22 2019-12-18 川崎重工業株式会社 燃料噴射装置
US10584638B2 (en) * 2016-03-25 2020-03-10 General Electric Company Turbine nozzle cooling with panel fuel injector
US11286884B2 (en) * 2018-12-12 2022-03-29 General Electric Company Combustion section and fuel injector assembly for a heat engine
US11421601B2 (en) 2019-03-28 2022-08-23 Woodward, Inc. Second stage combustion for igniter
US11614233B2 (en) 2020-08-31 2023-03-28 General Electric Company Impingement panel support structure and method of manufacture
US11371702B2 (en) 2020-08-31 2022-06-28 General Electric Company Impingement panel for a turbomachine
US11460191B2 (en) 2020-08-31 2022-10-04 General Electric Company Cooling insert for a turbomachine
US11255545B1 (en) 2020-10-26 2022-02-22 General Electric Company Integrated combustion nozzle having a unified head end
FR3116862B1 (fr) * 2020-11-30 2022-12-23 Safran Ceram Module de combustion pour une turbomachine
US11767766B1 (en) 2022-07-29 2023-09-26 General Electric Company Turbomachine airfoil having impingement cooling passages

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR788642A (fr) 1935-04-11 1935-10-14 Pompes d'injection de combustible
US3403511A (en) 1966-05-16 1968-10-01 United Aircraft Corp Engine ignition system
US3531937A (en) * 1968-09-24 1970-10-06 Curtiss Wright Corp Fuel vaporizer for gas turbine engines
JPS57129325A (en) * 1981-02-03 1982-08-11 Nissan Motor Co Ltd Structure of air piping for air injection valve of gas turbine engine
US5444982A (en) 1994-01-12 1995-08-29 General Electric Company Cyclonic prechamber with a centerbody
US5596873A (en) 1994-09-14 1997-01-28 General Electric Company Gas turbine combustor with a plurality of circumferentially spaced pre-mixers
NO179883C (no) * 1994-10-14 1997-01-08 Ulstein Turbine As Drivstoff-/luftblandingsanordning
US5669218A (en) 1995-05-31 1997-09-23 Dresser-Rand Company Premix fuel nozzle
US5791148A (en) 1995-06-07 1998-08-11 General Electric Company Liner of a gas turbine engine combustor having trapped vortex cavity
US5619855A (en) 1995-06-07 1997-04-15 General Electric Company High inlet mach combustor for gas turbine engine
US5930999A (en) 1997-07-23 1999-08-03 General Electric Company Fuel injector and multi-swirler carburetor assembly

Also Published As

Publication number Publication date
US6339923B1 (en) 2002-01-22
DE69922347D1 (de) 2005-01-05
EP1053434B1 (de) 2004-12-01
WO2000025067A8 (en) 2000-10-26
WO2000025067A3 (en) 2000-09-14
WO2000025067A2 (en) 2000-05-04
EP1053434A2 (de) 2000-11-22
WO2000025067A9 (en) 2001-04-19
JP2002528694A (ja) 2002-09-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69922347T2 (de) Brennstoff-luft mischvorrichtung für radialdom einer gasturbine
DE60007946T2 (de) Eine Brennkammer
DE102006003577B4 (de) Brennkammer einer Gasturbine
DE102014102777B4 (de) System mit Vielrohr-Brennstoffdüse mit mehreren Brennstoffinjektoren
DE60032663T2 (de) Verkokungbeständige Kraftstoffeinspritzdüse
DE69719688T2 (de) Gasturbinenbrenner und Betriebsverfahren dafür
EP0274630B1 (de) Brenneranordnung
EP1336800B1 (de) Verfahren zur Verminderung verbrennungsgetriebener Schwingungen in Verbrennungssystemen sowie Vormischbrenner zur Durchführung des Verfahrens
CH703884A8 (de) Brennstoffdüsenanordnung für Gasturbinensysteme.
DE102018110969A1 (de) Dual-Brennstoff-Injektoren und Verfahren zur Verwendung in einer Gasturbinenbrennkammer
EP0193838A2 (de) Brenneranordnung für Feuerungsanlagen, insbesondere für Brennkammern von Gasturbinenanlagen sowie Verfahren zu ihrem Betrieb
EP0924470B1 (de) Vormischbrennkammer für eine Gasturbine
DE2901099A1 (de) Kraftstoffverdampfungsvorrichtung, damit ausgeruestete brennkammer und verfahren zum betreiben derselben
DE19859210A1 (de) Brennstoff-Luft-Mischanordnung für Verbrennungsvorrichtungen
DE102014117621A1 (de) Brennstoffinjektor mit Vormisch-Pilotdüse
EP0733861A2 (de) Brennkammer mit Zweistufenverbrennung
DE2555085A1 (de) Brennkammer und verfahren zum erzeugen einer emissionsarmen verbrennung
EP2006606A1 (de) Drallfreie Stabilisierung der Flamme eines Vormischbrenners
DE102009003450A1 (de) Brennstoffdüse für eine Gasturbine und Verfahren zur Herstellung derselben
DE2730791A1 (de) Brennkammer fuer gasturbinentriebwerke
EP2232147B1 (de) Brenner und verfahren zur verringerung von selbstinduzierten flammenschwingungen
DE4446842A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Zuleiten eines gasförmigen Brennstoffs in einen Vormischbrenner
DE2255306C3 (de) Aerodynamische Flammenhalterung für luftatmende Strahltriebwerke
DE2412604A1 (de) Brennkammer fuer gasturbinentriebwerke
WO1999004196A1 (de) Brenneranordnung für eine feuerungsanlage, insbesondere eine gasturbinenbrennkammer

Legal Events

Date Code Title Description
8364 No opposition during term of opposition
8339 Ceased/non-payment of the annual fee